[發明專利]一種基于反饋機制的電力設備紅外與可見光圖像配準方法

有效

• 申請號: 201811180767.1
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109523583B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 馬嘯川;李慶武;許金鑫
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/13
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

本發明公開了一種基于反饋機制的電力設備紅外與可見光圖像配準方法，利用Canny算法分別提取紅外與可見光圖像的邊緣，并分別在紅外與可見光邊緣圖像上提取SURF特征點；再通過對SURF特征點進行粗匹配與排序得到匹配點集，根據匹配點集計算出仿射矩陣集，采用先驗約束對仿射矩陣集進行篩選，得到候選仿射矩陣集；根據候選仿射矩陣集依次對紅外圖像進行仿射變換，采用歸一化互信息快速計算方法計算出可見光與仿射變換后的紅外圖像間的互信息，并將互信息最大值對應的候選仿射矩陣作為反饋矩陣；基于反饋矩陣對匹配點集進行篩選，得到最優匹配點集。本發明采用的方法可以有效地提高電力設備的紅外與可見光圖像的配準精度。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及一種基于反饋機制的電力設備紅外與可見光圖像配準方法。

背景技術

隨著成像傳感器技術的成熟和應用場景的日益復雜，僅使用單一的成像傳感器來滿足使用需求較為困難，而多成像傳感器系統可將多個成像傳感器獲得的互補或冗余信息進行整合，能更好地滿足使用需求。同時，多成像傳感器系統意味著同一場景下圖像的傳感器來源不同、視角不同、獲取時間不同，使得圖像間無法正確匹配，而圖像配準旨在獲取圖像間的幾何對應關系，將同一場景的兩幅或者多幅圖像變換到同一幾何坐標系下，從而在像素層上實現最佳匹配。

電力設備通常處于長期運行狀態，容易因安裝不當、環境溫度、積灰等因素導致過熱激化，如果未能及時檢測并定位出溫度異常區域，持續的異常溫度可能會導致設備內部元器件熔斷甚至燒毀，從而引起嚴重事故。而紅外圖像是通過接受目標散發出來的紅外福射成像，可以準確、快捷地記錄場景的溫度分布，因此借助紅外圖像定期對電力設備的運行溫度進行檢測有著重要的實際意義。

然而，紅外圖像因成像機制的限制，其對目標的細節表現能力遠不及可見光圖像，導致無法對異常電力設備所處位置進行準確定位。可見光圖像的時空分辨率較高，并且細節、紋理和顏色等信息豐富，借助可見光圖像能夠高質量地記錄場景的照度分布和反射信息的優勢。利用圖像配準技術實現紅外與可見光圖像配準，并將具有較高配準精度的紅外圖像拼接或融合到可見光圖像中，可增強信息的互補性，可以有效地突出目標，同時減少對場景分析和理解的不確定性，從而提高電力設備溫度檢測的準確性、有效性與實用性。

圖像配準根據配準方式的不同，主要分為基于灰度的方法和基于特征的方法?；诨叶鹊姆椒ㄊ峭ㄟ^特定的搜索策略使得兩幅圖像的某種基于灰度信息的相似度達到最佳，互信息是該類方法常用的相似度量，因此帶來較大的計算量?；谔卣鞯膱D像配準方法是選擇某種圖像特征作為基元，并根據特定的搜索策略尋找圖像中的匹配基元，最后根據匹配基元求解配準參數，該類方法通過提取圖像中的顯著特征，計算量較小。對于基于特征的圖像配準方法，特征點是一種被廣泛使用的基元，其中的正確匹配的特征點越多，配準精度越高，但是異源圖像的特征點在不同圖像上的相似性不足，正確匹配點較少，并且容易產生誤匹配，導致配準精度不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：從包含大量誤匹配的匹配點中，篩選出正確匹配點，有效地提高電力設備的紅外與可見光圖像的配準精度。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于反饋機制的電力設備紅外與可見光圖像配準方法，包括以下步驟：

1)分別對紅外圖像與可見光圖像進行各向異性濾波；

2)利用Canny算法分別提取紅外圖像與可見光圖像的邊緣，并分別在紅外邊緣圖像與可見光邊緣圖像上提取SURF特征點；

3)通過對SURF特征點進行粗匹配與排序得到匹配點集，然后根據匹配點集計算出仿射矩陣集，并采用預設的先驗約束對仿射矩陣集進行篩選，得到候選仿射矩陣集；

4)根據候選仿射矩陣集依次對紅外濾波圖像進行仿射變換，然后采用歸一化互信息快速計算方法計算出可見光圖像與仿射變換后的紅外圖像間的互信息，并將互信息最大值對應的候選仿射矩陣作為反饋矩陣；

5)基于反饋矩陣對匹配點集進行篩選，得到最優匹配點集；